Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Энтальпия образования сложного вещества равна энтальпии реакции образования одного моль этого вещества из простых веществ




Пример 1. Энтальпия образования воды:

 

2H2(г) + O2(г) =2H2O(г) = - 484кДж.

Отсюда следует, что энтальпия образования воды в газовой фазе равна - 484кДж: 2моль = -242 кДж/моль

 

ЭНТАЛЬПИЯ РЕАКЦИИИ рассчитывается из следствия закона Гесса: «Энтальпия химической реакции равна сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов».

 

ΔНр = ∑(n∙ΔH)прод. - ∑(n∙ΔH) исх.,

где n – число молей.

 

Пример 2. Рассчитать тепловой эффект реакции. Указать эндо- или экзотермическая реакция при стандартных условиях.

 

4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(г)

Число молей,n 4 5 4 6

Энтальпия, -46,0 0 +91,0 -242,0

∆Н0реакции = [4(+91)+6(-242)]-[4(-46)+5·0]= -904кДж.

 

Так как ∆ Н< О, данный процесс сопровождается выделением тепла, т.е. является экзотермическим.

 

Таблица № 1

Значения термодинамических функций в стандартных условиях

 

Вещество Агрегатное состояние кДж/моль Дж/моль оК кДж/моль
1 2 3 4 5
Al Fe O2 H2 C Al2O3 CO CO2 CH4 C2H2 C3H8 C4H10 CaO Ca(OH)2 CaCO3 Fe2O3 Fe3O4 Na2CO3 MgO MgCO3 H2O H2O H2S SO2 SO3 P2O5 NO NH3 ТВ. ТВ. Г. Г. Графит ТВ. Г. Г. Г. Г. Г. Г. ТВ. ТВ. ТВ. ТВ. ТВ. ТВ. ТВ. ТВ. Ж. Г. Г. Г. Г. ТВ. Г. Г.   - 1676,8 - 110,6 - 393,8 - 74,9 - 226,8 - 95,4 - 101,2 - 635,0 - 986,8 - 1207,0 - 822,7 - 1117,9 - 1137,5 - 601,8 - 1113,0 - 286,4 - 242,0 - 20,9 - 297,2 - 376,2 - 1492,0 91,0 - 46,0   28,4 27,2 205,0 130,7 5,7 50,9 197,6 213,6 186,4 - - - 39,7 83,4 91,7 87,5 146,3 136,4 26,9 65,7 70,0 188,9 193,2 248,2 256,4 114,5 210,5 192,6 -1563,3 -137,2 -394,4 -50,9 — — — -603,6 -899,2 -1128,4 -740,8 -1014,8 -1047,5 -569,6 -1029,3 -237,4 -228,8 -33,8 -300,4 -370,0 -1348,8 86,6 -16,6  

 

Термодинамика устанавливает также направление самопроизвольного протекания процессов в данных условиях. При выяснении природы самопроизвольного протекания реакции было установлено, что самопроизвольные реакции сопровождаются экзотермическим эффектом (∆Н<Ο). Однако связь между снижением энтальпии системы и самопроизвольностью протекания процесса является недостаточным фактором.

Другим фактором определения самопроизвольности протекания процессов является термодинамическая функция называемая энтропией (S). Энтропия является мерой упорядоченности состояния системы. В ходе химической реакции энтропия системы изменяется. Это изменение называется энтропией реакции.

ЭНТРОПИЯ РЕАКЦИИ также рассчитывается по следствию закона Гесса.

 

∆Sp = ∑ (n · S) прод.— ∑ (n ∙ S) исх.

 

Пример 3. Рассчитать изменения энтропии системы при реакции в стандартных условиях.

N2(г) + О2(г) = 2NO(г)

Число молей, n 1 1 2

Энтропия 192 205 211

= 2 · 211—(1 · 192 + 1·205) =14 Дж/моль. К

 

Все процессы, которые протекают с уменьшением порядка системы, сопровождаются увеличением энтропии и наоборот. Самопроизвольно протекают процессы, идущие с увеличением энтропии. Для процессов протекающих в изобарно - изотермических условиях (p = const, T = const) движущей силой самопроизвольного процесса является стремление системы перейти в состояние с наименьшей энтальпией (энтальпийный фактор), либо с увеличением энтропии (энтропийный фактор). Устойчивому состоянию системы соответствует равенство этих факторов.

∆Н ═ Т ∙ ∆S

Термодинамическая функция, показывающая насколько система в данном состоянии отклонилась от равновесного, называется энергией Гиббса (G).

∆G = ∆Н − Т ∙ ∆S

Если: ∆G < 0, процесс может протекать самопроизвольно в прямом направлении;

∆G = 0, процесс в состоянии равновесия;

∆G > 0, процесс самопроизвольно в прямом направлении

проходить не может.

Из соотношения ∆G = ∆Н − Т ∙ ∆S видно, что самопроизвольно могут протекать процессы:

1. экзотермические: (∆Н < 0). Для которых: ∆S > 0.

2. эндотермические: (∆Н > 0). Для которых: ∆S > 0, но /Т·∆S/>/∆Н /,т.е. при высоких температурах.

 

ЭНЕРГИЯ ГИББСА РЕАКЦИИ также рассчитывается по следствию закона Гесса.

∆Gp = ∑ (n · ∆G) прод.— ∑ (n ∙ ∆G) исх.

Пример 4. Указать возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях.

СО2(г) (графит) = 2СО(г)

Число молей, n 1 1 2

Энергия Гиббса, -394 0 -137

= [ 2 · (-137)] − [1 · (-394) + 1 · 0 ] = + 120 кДж/моль

Так как > 0, в данных условиях процесс невозможен.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Рассчитать тепловой эффект реакции сгорания 448л метана: СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(Г). при стандартных условиях.

2.Указать эндо- или экзотермическая реакция. Определить энтальпию реакции: CaCO3(TB) = CaO(TB) +CO2(г).при стандартных условиях.

3.Определить энтальпию образования карбоната натрия при стандартных условиях, если тепловой эффект реакции: Na2CO3(TB) + 2C(TB) = 2Na(TB) + 3CO(г) равен 805,7 кДж.

4.Процесс гашения извести водой выражается уравнением: CaO(ТВ) + H2O(ж) =Ca(OH)2(TB). Рассчитать тепловой эффект этой реакции при стандартных условиях.

5.Рассчитать количество тепла выделяющегося при сгорании 896 л ацетилена (С2Н2) при нормальных условиях: 2С2Н2(г) + 5О2(г) = = 4 СО2(г) + 2Н2О(г).

6.Определить количество тепла необходимого для восстановления 5 молей оксида железа (III) при стандартных условиях: Fe2O3(TB) + 3CO(г) = 2 Fe(TB) + 3CO2(г).

7.Рассчитать количество тепла выделяющегося при сгорании 2240 л бутана при нормальных условиях: 2C4H10(г) + 13O2(г) = 8CO2(г) + 10H2O(г).

8.Определить энтальпию реакции: Fe2O3(TB) + 3C(графит) = 2Fe(TB) + +3CO(г) при стандартных условиях.

9.Определить энтальпию образования этилена, если тепловой эффект реакции: C2H4(г) + 3О2(г) = 2СО(г) + 2Н2О(г) равен -1323 кДж.

10.Процесс восстановления оксида железа (III) водородом выражается уравнением: Fe2O3(TB) + 3H2(г) = 2Fe(TB) + 3H2O(г). Рассчитать тепловой эффект этой реакции при стандартных условиях.

11.Рассчитать тепловой эффект процесса сгорания 224 л водорода при нормальных условиях: 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г).

12.Определить этальпию образования карбоната магния, если тепловой эффект реакции: MgO(TB) + CO2(г) = MgCO3(TB) равен -118 кДж.

13.Процесс сгорания пропана выражается уравнением: C3H8(г) + 5O2 = 3CO2(г) +4H2O(г). Рассчитать тепловой эффект реакции сгорания 112л пропана при стандартных условиях.

14.Сколько теплоты выделиться при реакции: СО(г) + 3H2(г) = CH4(г)+ +H2O(г)?

15.Рассчитать энтальпию образования жидкого бензола, если тепловой эффект реакции сгорания: 2С6H6(Ж) +15O2(Г) = 12СO2(Г) +6H2O(Г) равен -3136кДж.

16.Определить энтальпию образования фосфата кальция, если тепловой эффект реакции:3CaO(TB) + P2O5(TB) = Ca3(PO4)2(TB) равен -739кДж.

17.Рассчитать энтальпию конденсации 224л водяного пара.

18.При образовании 1120мл (при стандартных условиях) оксида серы(IV) из простых веществ выделилось 14,8 кДж. Рассчитать энтальпию образования оксида серы (IV).

19.Указать возможность самопроизвольного протекания процесса: CaCO3(TB)= CaO+CO2(г) при стандартных условиях.

20.Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: Fe2O3(TB) +3H2(Г) = 2Fe(TB) + 3H2O(Г)?

21.Рассчитать, при какой температуре возможна реакция: Fe2O3(TB) + 3CO(Г) =2Fe(TB) +3CO2(Г).

22.Определить возможность самопроизвольного протекания реакции: CH4(г) + 2O2(Г) = CO2(Г) + 2H2O(Г) при температуре 250С.

23.Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: СH4(Г) + 3СO2(Г) = 4СO(Г) +2H2O(Г).

24.Рассчитать температуру, при которой возможно самопроизвольное протекание реакции: 2H2O(Ж) = 2H2(Г) + O2(Г).

25.Определить возможность самопроизвольного протекания реакции: 4Al(TB) +3CO2(Г) = 2Al2O3(TB) + 3C(ГРАФИТ) при стандартных условиях.

26.В каком направлении самопроизвольно будет протекать реакция в стандартных условиях: H2(Г) + CO2(Г) = CO(Г) + H2O(Ж).

27.Рассчитать, при какой температуре возможна реакция:

CaO(TB) +CO(Г) = CaCO3(TB).

28.Рассчитать при стандартных условиях энергию Гиббса реакции H2S (г) + 2O2(г) = H2O(г) + SO3(г). Указать возможность самопроизвольного протекания реакции.

29.Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: 2CO(г) + O2(Г) = 2CO2(Г).

30.Рассчитать, при какой температуре возможна реакция: CO(Г) +3H2(Г) = СН4(г) + Н2О(Г).

31.Определить возможность самопроизвольного протекания реакции: 3Fe(TB) + 4H2O(Г) = Fe3O4(TB) + 4H2(Г) при стандартных условиях.

32.Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: MgO(TB) + CO2(Г) = MgCO3(TB)?

33.Рассчитать, при какой температуре возможна реакция: Al2O3(TB) + 3H2(Г) = 2Al(TB) + 3H2O(Г).

34. Рассчитать энергию Гиббса при стандартных условиях для реакции: Na2CO3(TB) + 2C(TB) = 2Na(TB) + 3СO(Г).

35. Рассчитать, при какой температуре возможна реакция:

SO2(Г) + O2(Г) = SO3(Г).

36. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: CaO(TB) + H2O(ж) = Ca(OH)2(TB).

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-03-29; Просмотров: 1729; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.